5.高爐煉鐵的煙塵中主要含有鋅、鐵、銅等金屬元素.從煙塵中提取硫酸鋅,可以變廢為寶,減少其對(duì)環(huán)境的危害.下圖是用高爐煙塵制取硫酸鋅的工業(yè)流程.

已知:
①20℃時(shí),0.1mol.L-1的金屬離子沉淀時(shí)的pH
pHFe3+Zn2+Mn2+Cu2+
開始沉淀1.96.08.14.7
沉淀完全3.78.010.16.7
沉淀溶解不溶解10.5不溶解/
②過二硫酸銨是一種強(qiáng)氧化劑.
③ZnSO4+4NH3=[Zn(NH34]SO4,[Zn(NH34]SO4易溶于水.
回答下列問題:
(1)為提高煙塵中金屬離子的浸出率,除了適度增加硫酸濃度外,還可以采取什么措施?
(舉出1種)增大硫酸濃度或升高溫度或邊加硫酸邊攪攔或增加浸出時(shí)間等.
(2)上述流程測(cè)得溶液pH=5.0,此處可以選擇的測(cè)量?jī)x器是pH計(jì)(或者酸度計(jì)或試紙).
(3)加入MnO2的目的是將Fe2+氧化成Fe3+
(4)寫出過二硫酸銨把硫酸錳(MnSO4)氧化的化學(xué)方程式MnSO4+(NH42S2O8+2H2O=MnO2+(NH42SO4+2H2SO4
(5)寫出還原過程發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式Zn+Cu2+=Zn2++Cu.
(6)操作甲中為使鋅離子完全沉淀,添加的最佳試劑是C.
A鋅粉    B氨水    C( NH42CO3    D NaOH
(7)若pH=5.0時(shí),溶液中的Cu2+尚未開始沉淀,求溶液中允許的Cu2+濃度的最大值.

分析 高爐煉鐵的煙塵中主要含有鋅、鐵、銅等金屬元素,用硫酸酸浸,過濾得到濾液中含有鋅離子、亞鐵離子、銅離子等,用二氧化錳氧化亞鐵離子生成鐵離子,再加氨水調(diào)節(jié)pH值使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀,過濾除去,用過二硫酸銨除去錳離子,再加入足量的鋅除去銅離子,得到硫酸銨、硫酸鋅的混合溶液,在溶液中加足量的( NH42CO3 使鋅離子完全沉淀,過濾分離后用硫酸溶解得到硫酸鋅,
(1)提高浸出率可從濃度、溫度、攪拌等影響化學(xué)反應(yīng)速率的角度解答;
(2)測(cè)量溶液pH可以用pH計(jì)(或者酸度計(jì)或試紙);
(3)加入MnO2可以將亞鐵離子氧化成鐵離子;
(4)根據(jù)電子得失守恒和元素守恒書寫過二硫酸銨和硫酸錳反應(yīng)的化學(xué)方程式;
(5)還原過程中鋅置換出銅;
(6)使鋅離子完全沉淀,要調(diào)節(jié)溶液的pH值且要不引入新的雜質(zhì);
(7)根據(jù)0.1mol.L-1Cu2+開始沉淀時(shí),pH=4.7,可計(jì)算出Ksp[Cu(OH)2],根據(jù)Ksp可計(jì)算出pH=5.0時(shí),溶液中的Cu2+濃度的最大值.

解答 解:高爐煉鐵的煙塵中主要含有鋅、鐵、銅等金屬元素,用硫酸酸浸,過濾得到濾液中含有鋅離子、亞鐵離子、銅離子等,用二氧化錳氧化亞鐵離子生成鐵離子,再加氨水調(diào)節(jié)pH值使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀,過濾除去,用過二硫酸銨除去錳離子,再加入足量的鋅除去銅離子,得到硫酸銨、硫酸鋅的混合溶液,在溶液中加足量的( NH42CO3 使鋅離子完全沉淀,過濾分離后用硫酸溶解得到硫酸鋅,
(1)要提高浸出率,可增大硫酸濃度、升高溫度、邊加硫酸邊攪攔、增加浸出時(shí)間等,
故答案為:增大硫酸濃度或升高溫度或邊加硫酸邊攪攔或增加浸出時(shí)間等;
(2)測(cè)量溶液pH可以用pH計(jì)(或者酸度計(jì)或試紙),
故答案為:pH計(jì)(或者酸度計(jì)或試紙);
(3)加入MnO2可以將亞鐵離子氧化成鐵離子,便于除去鐵元素,
故答案為:將Fe2+氧化成Fe3+;
(4)過二硫酸銨和硫酸錳反應(yīng)生成二氧化錳、硫酸銨、硫酸,反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnSO4+(NH42S2O8+2H2O=MnO2+(NH42SO4+2H2SO4,
故答案為:MnSO4+(NH42S2O8+2H2O=MnO2+(NH42SO4+2H2SO4
(5)還原過程中鋅置換出銅,反應(yīng)的離子方程式為Zn+Cu2+=Zn2++Cu,
故答案為:Zn+Cu2+=Zn2++Cu;
(6)由于在前面的步驟中已經(jīng)加過鋅,所以鋅不能使鋅離子完全沉淀,氨水與鋅離子形成配合離子溶于水,氫氧化鈉會(huì)引入新雜質(zhì),所以要使鋅離子完全沉淀,只能用碳酸銨,故選C,
故答案為:C;
(7)根據(jù)0.1mol.L-1Cu2+開始沉淀時(shí),pH=4.7,可知Ksp[Cu(OH)2]=0.1×(10-9.3)=10-19.6,根據(jù)Ksp可知pH=5.0時(shí),所以溶液中的Cu2+濃度的最大值為$\frac{1{0}^{-19.6}}{(1{0}^{-9})^{2}}$mol/L=10-1.6mol/L,
答:溶液中允許的Cu2+濃度的最大值為10-1.6mol/L.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離提純的方法和流程分析判斷,為高考常見題型,掌握物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)操作流程是解題關(guān)鍵,題目難度中等,側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用能力.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

5.在氫氧化鐵膠體中逐滴滴入下列某種溶液,出現(xiàn)的現(xiàn)象是先沉淀,后沉淀溶解.這種溶液是( 。
A.稀硫酸B.飽和硫酸鎂溶液C.飽和氯化鋇溶液D.飽和硫酸銨溶液

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:推斷題

6.一定條件下,物質(zhì)A~E轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖,其中A為單質(zhì),B為化合物,常溫下E為無色液體.
(1)x為第3周期原子半徑最小的元素,y為第3周期原子半徑最大的元素,若A、C、D均含x元素,B、C、D均含y元素,D的溶液具有漂白性,則B的電子式為,所含化學(xué)鍵類型為離子鍵、共價(jià)鍵,A與B反應(yīng)的化學(xué)方程式是Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O;D溶液可使KI淀粉溶液顯藍(lán)色,則D與KI溶液反應(yīng)的離子方程式是2H++2I-+ClO-=Cl-+H2O+I2
(2)z、w為短周期相鄰元素,w原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的兩倍,則w在元素周期表中的位置為第二周期ⅣA族.若A為元素w的單質(zhì),B為z的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物,則A與B的濃溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式是C+4HNO3(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

13.加碘食鹽中加入的碘酸鉀是一種白色結(jié)晶粉末,常溫下很穩(wěn)定,加熱至560℃開始分解.工業(yè)生產(chǎn)碘酸鉀的流程如下:

(1)檢驗(yàn)加碘食鹽中的碘元素,學(xué)生甲利用碘酸鉀與碘化鉀在酸性條件下發(fā)生反應(yīng).用四氯化碳檢驗(yàn)所生成的碘時(shí),主要用到的玻璃儀器有分液漏斗.
(2)從濾液中得到KIO3成品的操作為蒸發(fā)結(jié)晶,操作時(shí)除不斷用玻璃棒攪拌外,還需要注意的事項(xiàng)有當(dāng)析出較多晶體時(shí),應(yīng)停止加熱,利用余熱蒸干.
(3)某探究學(xué)習(xí)小組測(cè)定加碘食鹽中碘的含量,設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①準(zhǔn)確稱取w g食鹽,加適量蒸餾水使其完全溶解;
②用稀硫酸酸化所得溶液,加入過量KI溶液,使KIO3與KI反應(yīng)完全;反應(yīng)的方程式如下,請(qǐng)配平1KIO3+5KI+3H2SO4═3K2SO4+3I2+3H2O;
③生成的碘單質(zhì)用Na2S2O3溶液滴定,反應(yīng)的離子方程式為:I2+2S2O32-═2I-+S4O62-.滴定時(shí),選擇淀粉為指示劑,眼睛應(yīng)該注視錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色的變化,達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螘r(shí),溶液藍(lán)色剛好消失,且30秒內(nèi)不恢復(fù),加入物質(zhì)的量濃度為2.0×10-3 mol•L-1的Na2S2O3溶液10.0mL時(shí),恰好反應(yīng)完全.
(4)該加碘食鹽樣品中的碘元素含量是$\frac{1270}{3w}$mg/kg(以含w的代數(shù)式表示).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

20.在兩個(gè)固定體積均為1L密閉容器中以不同的氫碳化比[n(H2):n(CO2)]充入H2和CO2,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):2CO2(g)+6H2(g)?C2H4(g)+4H2O(g)△H.CO2的平衡轉(zhuǎn)化率a(CO2)與溫度的關(guān)系如圖所示.下列說法正確的是( 。
A.該反應(yīng)在高溫下自發(fā)進(jìn)行
B.氫碳比:X<2.0
C.若起始時(shí),CO2、H2、濃度分分別為0.5mol/L和1.0mol/L,則可得P點(diǎn),對(duì)應(yīng)溫度的平衡常數(shù)的值為512
D.向處于P點(diǎn)狀態(tài)的容器中,按2:4:1:4的比例再充入CO2、H2、C2H4、H2O,再次平衡后a(CO2)減小

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

10.CO是高爐煉鐵的主要反應(yīng)物之一,發(fā)生的主要反應(yīng)為$\frac{1}{3}$Fe2O3(s)+CO(g)?$\frac{2}{3}$Fe(s)+CO2(g)
已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下:
溫度/℃1 0001 1501 300
平衡常數(shù) 4.03.73.5
該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c(C{O}_{2})}{c(CO)}$,△H<0(填“>”、“<”或“=”).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

17.檸檬酸鐵銨是一種鐵質(zhì)強(qiáng)化劑,可治療缺鐵性貧血.該鹽極易潮解,溶于水,不溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑,見光易轉(zhuǎn)化為亞鐵鹽.其實(shí)驗(yàn)室制備過程和工業(yè)生產(chǎn)流程分別如下:
(一)實(shí)驗(yàn)室制備過程:
FeSO4溶液$→_{①}^{NaClO_{3}/80℃}$Fe2(SO43$→_{②}^{NH_{3}H_{2}O}$Fe(OH)3↓$→_{③}^{C_{6}H_{5}O_{7}H_{3}}$Fe(C6H5O7)$→_{④}^{氨水}$(NH43Fe(C6H5O72
(二)工業(yè)生產(chǎn)流程:
硫酸亞鐵$→_{①}^{氯化鈉}$氫氧化鐵$→_{②}^{檸檬酸}$成鹽$→_{③}^{氨水/檸檬酸}$溶液$\stackrel{過濾}{→}$濾液→…$\stackrel{洗滌}{→}$ $\stackrel{干燥}{→}$成品
已知:
Fe(OH)3+C6H5O7H3(檸檬酸)═Fe(C6H5O7)(檸檬酸鐵)+3H2O
3NH3•H2O+C6H5O7H3(檸檬酸)═(NH43C6H5O7(檸檬酸銨)+3H2O
Fe(C6H5O7)+(NH43C6H5O7═(NH43Fe(C6H5O72(檸檬酸鐵銨)
請(qǐng)回答下列問題:
(一)實(shí)驗(yàn)室制備過程中,高純度、合適緊密結(jié)構(gòu)的氫氧化鐵制備是生成檸檬酸鐵銨的關(guān)鍵步驟:
(1)第①步中氯酸鈉氧化硫酸亞鐵時(shí),下列裝置最適合的是D.
(2)若要檢驗(yàn)第①步反應(yīng)后的溶液中不存在Fe2+,下列試劑最合適的是D.
A.KSCN溶液               B.KSCN溶液和氯水
C.酸性高錳酸鉀溶液         D.鐵氰化鉀溶液
(3)第②步中反應(yīng)時(shí)間與產(chǎn)品的含鐵量的關(guān)系如圖所示,在26min后含鐵量隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而降低,其主要原因是反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng),產(chǎn)生結(jié)構(gòu)緊密的氫氧化鐵,難以被檸檬酸溶解,導(dǎo)致產(chǎn)品含鐵量降低.請(qǐng)分析26min前含鐵量隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加的主要原因是26min前隨著滴加時(shí)間的延長(zhǎng)氨水與硫酸鐵反應(yīng)更充分,產(chǎn)生更多結(jié)構(gòu)合適易被檸檬酸溶解的氫氧化鐵,從而增加含鐵量.
(4)檢驗(yàn)氫氧化鐵是否完全洗滌干凈的具體實(shí)驗(yàn)操作是取少量最后一次洗滌液于2支試管中,分別滴加酸化的BaCl2、AgNO3溶液,均無白色沉淀產(chǎn)生,證明洗滌干凈.

(二)在工業(yè)生產(chǎn)流程中
(5)下列關(guān)于工業(yè)生產(chǎn)流程的說法正確的是AC.
A.第①步用大量的NaClO3氧化Fe2+時(shí),可消耗H+,促進(jìn)產(chǎn)生的Fe3+水解產(chǎn)生Fe(OH)3
B.第①步中的NaClO3可以用稀硝酸溶液代替
C.第②步中為加快Fe(OH)3的溶解速率,可采用攪拌或適當(dāng)升高溫度
D.第③步中的檸檬酸是起調(diào)節(jié)溶液pH作用,可用稀硫酸代替
(6)第④步后,為制得成品,后續(xù)操作步驟是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾.
(7)在室溫下,將所得的成品用無水乙醇進(jìn)行浸泡2次,從而得到精制產(chǎn)品,選擇用無水乙醇進(jìn)行浸泡的優(yōu)點(diǎn)是①無水乙醇可溶解檸檬酸等有機(jī)雜質(zhì),提高產(chǎn)品純度;②減少檸檬酸鐵銨的溶解損失;③乙醇易揮發(fā),不易殘留.(寫出兩點(diǎn))

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

14.為了預(yù)防碘缺乏癥,國家規(guī)定每千克食鹽中應(yīng)含有40~50mg碘酸鉀.碘酸鉀晶體具有較高的穩(wěn)定性,但在酸性溶液中,碘酸鉀是一種較強(qiáng)的氧化劑,能跟某些還原劑反應(yīng)生成碘;在堿性溶液中,碘酸鉀能被氯氣、次氯酸等更強(qiáng)的氧化劑氧化為更高價(jià)的碘的含氧酸鹽.工業(yè)生產(chǎn)碘酸鉀的流程如圖所示.

(1)碘在周期表中的位置為第五周期第ⅦA族;
(2)碘、氯酸鉀、水混合反應(yīng)時(shí),若兩種還原產(chǎn)物所得電子的數(shù)目相同,請(qǐng)配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式:6I2+11KClO3+3H2O═6KH(IO32+5KCl+3Cl2↑;
(3)混合反應(yīng)后,用稀酸酸化的作用是促進(jìn)氯氣從反應(yīng)混合物中逸出,在稀鹽酸和稀硝酸中不能選用的酸是稀鹽酸,理由是鹽酸能還原已生成的碘酸氫鉀;
(4)試劑X的化學(xué)式為KOH,寫出用試劑X調(diào)pH的化學(xué)方程式KH(IO32+KOH=2KIO3+H2O;
(5)如果省略“酸化”、“逐氯”、“結(jié)晶①、過濾”這三步操作,直接用試劑X調(diào)整反應(yīng)混合物的pH,對(duì)生產(chǎn)碘酸鉀有什么影響?

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

15.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是( 。
A.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1LC2H5OH燃燒后生成的CO2分子數(shù)約為$\frac{{N}_{A}}{11.2}$
B.電解食鹽水水時(shí),當(dāng)產(chǎn)生22.4LH2時(shí),電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA
C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,11.2LCH4和C2H4混合氣體中含有碳原子的數(shù)目為2NA
D.NH3易溶于水,3.4gNH3溶于1LH2O,溶液中氮原子總數(shù)為0.6NA

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同步練習(xí)冊(cè)答案